全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(3)：319 321
Aota Hortieulturae Sinica
甲基紫精滴注法快速衡量香蕉抗氧化能力的初步试
验
柯德森 徐志防 孙谷畴
(中国科学院华南植物研究所，广州 510650)
摘 要：滴注在香蕉 (Mum parad~／aca vat．sap／entum)叶片表面上的甲基紫精 (Methyl Viologen，0．25
nmml·L )液滴，经过 50 tmaol·m ·s 光照 10 h，可在滴注位点周围形成明显的褐色损伤斑点。通过测定
香蕉叶片主要抗氧化酶SOD和CAT活性，发现褐斑直径与SOD和CAT活性呈明显的负相关，说明甲基紫精
褐斑直径与香蕉抗氧化能力之间具有密切的关系。外源活性氧处理引起的叶片膜脂过氧化损伤与甲基紫精
褐斑直径呈正相关 ，表明利用甲基紫精滴注法快速衡量香蕉抗氧化能力的可行性。
关键词：香蕉 ；甲基紫精 ；抗氧化能力 ；活性氧
中图分类号 ：S 662．9 文献标识码：A 文章编号：0513—353X (2003)03—031％03
1 目的、材料与方法
决定某种植物是否适合在特定的胁迫环境下生长的时候，其抗氧化能力是必须考虑的重要因素。
衡量植物的抗氧化能力必须综合考虑各种因素和指标，是一个非常繁琐的过程，而且测定过程必须匀
浆组织，也可能使测出的结果偏离完整组织中的实际情况。因此，建立一套无须破坏组织完整性的快
速简便的衡量方法就显得很重要。甲基紫精又名百草枯 (Pmaquat)，是一种常用的活性氧 自由基
源【l3。滴注在植物叶片上的甲基紫精液滴渗入到叶表皮细胞中，当叶绿体发生光合电子传递的时候将
一 个电子传递给甲基紫精使其产生超氧阴离子自由基 ( )【23，生成的 造成了液滴周围细胞的损
伤而形成褐色的斑点。我们在利用甲基紫精处理香蕉叶片的试验中发现，滴注在香蕉叶片表面上的甲
基紫精液滴所形成的褐色斑点的大小，与香蕉本身的抗氧化能力可能具有某种相关关系，对此我们进
行了探讨。
材料为盆栽 (玻璃温室 ，温度 30℃左右，每天自然光照 9 h)25 d的两个香蕉 (Musaparad~kwa
var．sap~enmm)品种 (威廉斯、巴西)幼苗，苗高约 60 cm。选长势基本一致的 20株幼苗分别于 6、
10、15、18和 25℃培养 18 h，再回到 30℃适应 5 h，目的是人为造成株间抗氧化能力及其他生理生化
性质的差异。取顶端第 2片叶子 (叶长约 15 cm，共 20片)为材料。将一滤纸圆片用蒸馏水均匀润
湿，置于一干净培养皿内，叶片用蒸溜水冼干净 ，充分展平于滤纸上。用微量注射器取 5 甲基紫
精滴注于叶片正面使成一均匀液滴，每一叶片滴注 10点。将培养皿置于光照培养箱中，25℃下 50
tnnol·m-2·s一光照 10 h，测量每个液滴形成的褐斑的直径 ，取 10个褐斑直径的平均值。测定叶片
SOD、CAT活性及丙二醛含量 ~5j。
2 结果与分析
2．1 甲基紫精最适浓度的确定
分别取正常生长和经过 6c低温处理 18 h的香蕉幼苗叶片用甲基紫精滴注，从图 1可见，无论对
收稿日期：2002—06—25；修回日期：2002—12一l1
基金项目：国家自然科学基金项目 (39670070)；广东省自然科学基金项 目 (OO0990)
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园 艺 学 报 3o卷
威廉斯或巴西品种，甲基紫精液滴褐斑直径都随着浓度的升高而增大。当浓度大于 0．25 mmol·L 时
褐斑直径不再随浓度而增大，可见该浓度是该条件下活性氧产生的饱和浓度，能最大限度反映不同植
株间的差异，因而以下试验均采用这个浓度。另外，正常生长的香蕉叶片甲基紫精褐斑的直径明显小
于经过冷胁迫的香蕉叶片，说明甲基紫精褐斑直径的不同反映了不同生长环境造成的香蕉植株间的差
异 (可能也包括抗氧化能力的差异)。
甲基紫精浓度
Concentration of Methyl Viologen(mmol·L。)
图 1 甲基紫精浓度与叶片上形成的褐斑直径的关系
隐 ．1 The rdaeoes~ between M咖 I Viologea concentration and
the damage 蜘 diameterformed on the surface ofleaves
OO
高
目
一
0
0
∽
0 2 4 6 8 10 12 14 16
褐斑直径Speckle diameter(蛐 )
氢
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一
尝
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图2 甲基紫精褐斑直径与 SOD和 CAT活性的关系
隐 ．2 The relaliom~p between the~eddedimle~r
ofMethyl Vmlogen and 吐 activity ofSOD and CAT
2．2 甲基紫精褐斑直径与 SOD和 CAT活性的关系
取不同温度处理的香蕉幼苗叶片，沿着主脉将叶子剪成两半。其中一半用于测量 SOD和 CAT活
性；另一半进行甲基紫精滴注，每半片叶子上滴注5个液滴。以甲基紫精褐斑直径为横坐标，SOD和
CAT的活性 为纵 坐标作 图 (图 2)，可 以看出，
SOD和 CAT的活性均随着甲基紫精褐斑直径的增
大而明显下降，计算相关系数，结果是威廉斯香
蕉为 一0．95和 一0．93，巴西 香蕉为 一0．88和
一 0．95，表明SOD活性及 CAT活性与甲基紫精液
滴损伤褐斑直径呈明显的负相关性。由于 SOD和
CAT是植物体内最重要的活性氧清除酶，它们的
活性之和在很大程度上反映了植物抗氧化能力的
高低，所以甲基紫精液滴在叶片上形成的褐斑直
径可能反映了植物抗氧化能力的趋向。
2．3 用外源活性氧直接验证香蕉的抗氧化能力
取不同温度处理的幼苗叶片，沿着主脉剪成
两半。一半用于甲基紫精滴注 ，另一半直接浸泡
于外源活性氧系统中。10 mmol·L 的 Na2s204碱
性溶液为外源超氧阴离子 自由基产生系统 ，外源
H202的浓度为 50 mmol·L～。25℃培养 12 h后测
定丙二醛的含量。从图 3可以看到，随着 甲基紫
精在叶片上形成的褐斑直径的增大，叶片经外源
活性氧处理后的丙二醛积累增多。计算褐斑直径
。
0O
二
0
目
i
0
褐斑直径Speckle diameter(咖 )
图3 外源活性氧处理后香蕉叶片丙二醛含量与甲基紫精褐斑
直径的关系
●巴西 Na2S2o4处理；口巴西 H202处理的；
▲威廉斯 Na2s2O4处理；△威廉斯 H202处理。
№ ．3 Sela~ between the conteat ofMDA and the~edde
diameter ofMethyl V~egw after~eated by exogeaous lld~ve
oxygen in banana leaves
●Braziltreated withNa2S204；口Braziltreated withH202；
AWlliamstreated with Na2S204；AWiliamstreatedwith H202．
一目目 JaIa目曩 Zu ∞口 暑o10一 I^ la=
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3期 柯德森等：甲基紫精滴注法快速衡量香蕉抗氧化能力的初步试验 321
与丙二醛含量之间的相关系数，可得 Na2S204处理的巴西和威廉斯香蕉分别为 0．94和 0．92，HEO2处
理的巴西和威廉斯香蕉分别为 0．86和0．91。由于丙二醛的含量直接反映了植物的抗氧化能力 ，因此
可以说甲基紫精褐斑直径与香蕉抗氧化能力之间具有明显的负相关性 ，初步证明了利用甲基紫精滴注
法直接衡量香蕉抗氧化能力的可行性。
滴注在植物叶片上的甲基紫精液滴吸收叶绿体光合电子传递过程的一个电子而产生超氧阴离子 自
由基 ( )[ ， 可以被转化成其他形式的活性氧 (H2O2，·OH等)，从而造成更广泛的伤害，因此
甲基紫精在叶片上形成的褐斑直径就不仅仅涉及 SOD的活性，而且也涉及了 CAT及其他酶促或非酶
促的活性氧清除物质，是植物活性氧清除能力的综合体现。当植物抗氧化能力较强时候 ，甲基紫精产
生的各种活性氧被及时清除，对周围细胞的伤害较小 ，形成的褐斑直径也较小 ，反之形成的斑点直径
则较大，这可能就是甲基紫精滴注法可以用于快速衡量植物抗氧化能力的原理。这里我们通过初步试
验提出甲基紫精滴注法，目的是希望从一个新的角度探索可以用于直接衡量和定量表示香蕉的抗氧化
能力的方法，为最终应用于生产实践提供初步的依据。
参考文献：
l HassonH M．Superoxide radical and the oxygen enhancement ofthe toxicity of paraquat in E． Schert~h／a Coli．J．Bio1． Chem．， 1978， 253：
8143～8148
2 呲 s A G，I)ol／thue J L，Alscher R G．Diferential responses to tmraquat—induced oxidative injury in a pea(P／sum sat／vwn，protop|ast system．
ehy~io1． Plant，1998， 102：461～471
3 王爱国，罗广华 ，邵从本，等．大豆种子超氧物歧化酶的研究 ．植物生理学报，1983，9(1)：77～84
4 Paterson B D．Mackac E A．Ferguson I B．Estimation ofhydrogen peroxide in plant extracts using titanium (IV)．Ana1．Biochem ．，1984，139：
487～492
5 王爱国，邵从本，罗广华，等．丙二醛作为植物脂质过氧化指标的探讨．植物生理学通讯，1986，(2)：55～57
A lre~ Study to Evaluate the Antioxidative Capacity of Banana by Corn—
p； ng the Diameter of M ethyl Viologen Speckles
Ke Befel，Xu Zhifang，and Sun Guchou
(SD China Institute ofBotany，The Chinese Acodemy ofSc／ences， 彻g如 ¨510650，China)
Abstract：After 10 h illumination under the light of50 tun ol·m一 ·s～ ，obvious speckles could be formed in
the place where the Methyl Viologen was dripped as little blobs on the 8ul~ace of banana leaves ．By determining the
activty of two chief antioxidative enzymes，superoxide dismutase(SOD)and catalase(CAT)，a signifcant reverse
linear relationship Was foun d between the diameter of Methyl Viologen speckle and the two enzymes activities，
showing the close relationship between the speckle diam eter an d the antioxidative capacity in bananas． Exogenous
active oxygen species could induce the damage such as peroxidafion of membrane lipid in banana leaves ，the damag—
ing degree is closely related with the diam eter of Methyl Viologen speckles，this result indicated that the rapid
method to evaluate an tioxidation capacity in bananas was feasible．
Key words： Banana； Methyl Viologen； Antioxidative capacity；Reactive oxygen species
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